AMBIENTE ENSINO VIA WEB BASEADO EM SISTEMAS DE INFORMAÇÃO APLICADO À SAÚDE NA UNIVERSIDADE


Oscar Dalfovo, Dr.
Prof. da Universidade Regional de Blumenau – FURB / Centro de Educação Superior de Blumenau – CESB / Faculdades Integradas de Palmas - FACIPAL
Rua: Antônio da Veiga, 140 - CEP: 89010-970 - Blumenau – SC / Brasil
Tel. 47-321.0278 / 47-9102.2981 - dalfovo@furb.br / oscar@inf.ufsc.br

Romero Fenili, PhD.
Professor Departamento de Medicina - Universidade Regional de Blumenau
romero@inf.furb.br

Heleno Fulber
Mestrando em Engenharia da Produção - Laboratório de Ensino a Distância – LED - Universidade Federal de Santa Catarina
heleno@led.br

Pedro S. Zanchett
Acadêmico em Ciências da Computação - Laboratório de Sistemas de Informação Ambiente e Aprendizagem - Universidade Regional de Blumenau
zanchett@inf.furb.br

Pedro S. Zanchett
Acadêmico em Ciências da Computação - Laboratório de Sistemas de Informação Ambiente e Aprendizagem - Universidade Regional de Blumenau
zanchett@inf.furb.br

Cassiano Ucker
Acadêmico em Medicina - Laboratório de Sistemas de Informação Ambiente e Aprendizagem - Universidade Regional de Blumenau
cassiano@inf.furb.br

(Texto original com imagens: clique aqui)


RESUMO

Este trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de ambiente educacional baseado em sistemas de informação aplicado à saúde no curso de medicina, estimulando diretamente para a utilização de métodos informatizados para a aquisição e aplicação do conhecimento. O desenvolvimento é baseado na tecnologia de Data Webhouse, utilizando as técnicas de Granularidade e Cubo de Decisão.

PALAVRAS-CHAVE

Sistemas de Informação, Saúde, Data Warehouse, Data Webhouse, Granularidade, cubo de Decisão.


1 Introdução

Conforme Stair (1998), sistema é um conjunto de elementos ou componentes que interagem para se atingir objetivos, já Sistemas de Informação é uma série de componentes inter-relacionados que coletam (entrada), manipulam e armazenam (processo), disseminam (saída) os dados e informações e fornecem um mecanismo de feedback, que é uma saída usada para fazer ajustes ou modificações nas atividades de entrada ou processamento. Os Sistemas de Informação nas empresas estão passando por algumas mudanças. Primeiramente as empresas estavam trabalhando para conseguir gerar e implantar informações nos computadores. Hoje em dia as informações já são de fácil geração e implantação, portanto, as empresas necessitam de informações operacionais, gerencias e executivas, para poderem tomar decisões rápidas neste mercado globalizado (Dalfovo, 2001).

Entre outras Tecnologias da Informação (TI) existentes no mercado o Data Warehouse (DW) é uma que pode auxiliar nesta dificuldade. De acordo com Inmon (1999), um sistema de Data Warehouse é composto, entre outras ferramentas, de um banco de dados, para onde somente as informações necessárias para a tomada de decisões são carregadas, vindas de bancos operacionais. Como este novo banco de dados contém apenas as informações necessárias, as pesquisas feitas sobre ele são rápidas e podem responder a questões complexas. Com a rápida evolução e mudanças tecnológicas, torna-se fundamental que as pessoas tenham grande rapidez nas suas decisões, sendo assim, precisam ter em mãos informações atuais e precisas. Para isso, as informações precisam ser correlacionadas de tal forma que as pessoas possam tomar decisões mais facilmente e trabalhar com cenários futuros. A utilização de Sistemas de Informação baseado em Data Warehouse pode vir a facilitar as pessoas no processo decisório com a obtenção de dados e de conteúdos relevantes para as organizações das mais diversas áreas. Como exemplo tem-se a aplicação na área metalúrgica, ambiental, na saúde entre outras.

Conforme Sabbatini (2001), o setor da saúde ainda está relativamente atrasado no que se refere ao acesso e uso da Internet, particularmente nos países subdesenvolvidos. No entanto, é o setor que apresenta as possibilidades mais revolucionárias, observando-se um crescimento explosivo no número de aplicações da Internet nesta área, denotando um grande potencial para transformar radicalmente a pesquisa na ciência da saúde, educação e assistência ao paciente, assim como a prática na gestão do sistema de saúde. Os cursos de medicina das Universidades vêem passando pôr uma ampla reforma curricular, sendo que alguma das principais diretrizes desta reforma é baseada em uma modernização integral metodológica do ensino médico com a inserção de novas tecnologias. Com este propósito, uma das ferramentas utilizadas pela universidade é o ambiente de aprendizado à distância Learn Loop. Porém, este ambiente se limita a oferecer relatórios estatísticos sobre sua utilização, não apresentando nenhum acompanhamento dos acadêmicos que realizam suas atividades, como pôr exemplo a vinculação de perguntas a tópicos buscando identificar assuntos onde tenham ocorrido falhas no processo de aprendizado.

Com a realização deste trabalho, visa o desenvolvimento através da criação de um ambiente de aprendizagem via Web que realize um acompanhamento das atividades realizadas pelos acadêmicos, pretende-se melhorar a interatividade docente discente, possibilitando um melhor acompanhamento do professor junto aos acadêmicos e identificando possíveis falhas no processo de aprendizado, permitindo com isso uma administração estratégica do estudo acadêmico. O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento do Sistemas de Informação Aplicado à Saúde (SIAS), baseado em Data Warehouse/Webhouse, com a utilização de métodos informatizados para auxiliar o acadêmico no aprendizado de disciplinas. Mais especificamente, inicialmente, aplicar o SIAS no curso de medicina nas disciplinas que envolvem parasitismo e primeiros socorros; desenvolver um aplicativo com acesso pela Web composto pelos módulos: “Quiz” (perguntas e respostas), “Você Sabia” (materiais diversos, curiosidades) e “Teoria” (artigos e textos diversos referente a parasitologia e primeiros socorros). a partir dos dados levantados via Web e arquivos interfaces (relação de empréstimos de livros) com a biblioteca da FURB, aplicar as filosofias de Data Warehouse e Data Webhouse, destacando as técnicas de Cubo de Decisão e Granularidade; com a implantação do SIAS baseado em Data Warehouse serão criadas informações a nível estratégico capazes de disponibilizar aos professores informações para um melhor acompanhamento dos acadêmicos e identificar possíveis falhas no processo de aprendizado, possibilitando assim, uma verdadeira administração estratégica do estudo acadêmico.

Por fim, este trabalho pretende incentivar, centralizar e divulgar de forma ampla e efetiva todos os trabalhos que envolvam integralmente o universo acadêmico e que possuam uma interação parcial ou total entre os cursos e, também, aprimoramento e integração discente e docente através da realização de projetos multidisciplinares entre as áreas de Sistemas de Informação. Na modernização e criação de métodos de Informação em diversas áreas, uma delas é a da Saúde, para a comunidade em geral e acadêmica através de meios interativos (multimídia, hipermídia, banco de dados, internet, e outras). No estímulo direto para a utilização de métodos informatizados para a aquisição e aplicação do conhecimento. Na a aproximação da interdisciplinaridade docente / discente, na modernização e criação de métodos de informação na área da saúde.

2 Desenvolvimento do SIAS

Tendo como partida o ambiente de aprendizado à distância adotado pela Universidade, o Learn Loop, especificamente no módulo de perguntas do mesmo, verificou-se que o ambiente Learn Loop apenas possibilita o cadastro e a resolução das questões de maneira isolada, ou seja, não apresenta nenhum acompanhamento dos acadêmico que respondem as questões ou sobre o assunto das mesmas. Sendo cada questão tratada de forma individualiza, o professor somente possui acesso ao total de erros e acertos. Buscando a melhoria no ensino e aprendizagem adotado pela Universidade no Learn Loop, com acompanhamentos do tipo, baseado nas respostas, por exemplo, em qual assunto determinado aluno ou turma está com dificuldades, foi proposto o desenvolvimento do SIAS. Que através da criação de um ambiente de aprendizagem via Web busca melhorar a interatividade docente discente objetivando uma melhor ou mais rápida compreensão do conteúdo e oferecer recursos melhorados para o acompanhamento do processo de aprendizagem dos acadêmicos, pelo professor, para que este possa realmente realizar uma administração estratégica do estudo acadêmico.

O SIAS foi desenvolvido em dois módulos, o ambiente de aprendizado e a parte de Data Warehouse, que apesar de fazer parte do ambiente foi especificado em separado. Os dois módulos foram especificados através da Linguagem de Programação UML e implementados com a utilização das linguagens HTML, JAVA e JSP. Destacando a utilização de uma arquitetura de computação distribuída em múltiplas camadas no desenvolvimento do primeiro módulo, o ambiente de aprendizado. Para a construção do SIAS foi utilizada a metodologia de desenvolvimento de Sistemas de Informação Estratégico para o Gerenciamento Operacional proposta por Dalfovo (2001). Esta metodologia está focada no tripé da organização (custo, tempo e qualidade), mas para o desenvolvimento do SIAS a questão do tempo recebeu um maior enfoque. O quadro 1 apresenta uma descrição em linhas gerais do ambiente do SIAS.

Quadro 1. Ambiente de Aprendizagem
Caso de uso Ator Descrição
Manter Administrador Administrador Consultar ou alterar seu cadastro.
Manter Página Administrador Cadastrar, consultar ou alterar. Não se trata da criação das páginas, isto será realizado a parte pelo professor, mas sim da vinculação da pagina a um endereço e tópico. As paginas serão universais no sistema, ou seja, uma pagina criada por um professor poderá ser acessada e, portanto possuir cliques de alunos de outros professores.
Cadastrar Professor Administrador Cadastrar professor. Após o cadastro realizado, o professor passa a ser responsável pela manutenção de seu cadastro.
Páginas Tópicos Administrador Relatório que traz descriminado todas as páginas do sistema e o tópico ao qual elas pertencem.
Manter Professor Professor Consultar ou alterar seu cadastro.
Manter Turma Professor Cadastrar, consultar ou alterar. As turmas são vinculadas ao professor e somente o criador possui acesso a ela. Cada turma possui uma senha utilizada pelos alunos quando se cadastram para se vincularem a ela.
Manter Livro Professor Cadastrar, consultar ou alterar. Os livros são universais no sistema, ou seja, um livro cadastrado por um professor será visto, alterado ou utilizado por alunos de outro.
Manter Tópico Professor Cadastrar, consultar ou alterar. Os tópicos são universais no sistema. Um tópico cadastrado por um professor será visto ou alterado por outro. Os tópicos são sub divisões do material exposto.
Manter Pergunta Professor Cadastrar, consultar ou alterar. As perguntas são do tipo múltipla escolha com cinco alternativas, sendo somente uma a correta. Cada pergunta está direcionada a somente uma turma e somente o professor desta turma poderá consulta-la e altera-la. Cada pergunta está vincula a um tópico.
Manter Curiosidade Professor Cadastrar, consultar ou alterar. São curiosidades diversas sobre a matéria. Cada curiosidade está direcionada a somente uma turma e somente o professor desta turma poderá consulta-la e altera-la. Cada curiosidade está vincula a um tópico.
Tópicos Cadastrados Professor Relatório que traz descriminado todos os tópicos cadastrados.
Alunos Turmas Professor Relatório que traz descriminado todas as turmas do professor, trazendo também todos os alunos vinculados a cada turma.
Manter Aluno Aluno Cadastrar, consultar ou alterar. Para se cadastrar o aluno necessita do código e senha da turma que pretendem se vincular.
Responder Pergunta Aluno O aluno responde a pergunta selecionando uma das alternativas de resposta cadastradas. Cada pergunta só pode ser respondida uma única vez, sem a possibilidade de alteração. Sendo controlado o tempo levado para responder.
Ler Curiosidade Aluno Cada curiosidade será lida uma única vez por aluno, sendo priorizadas as curiosidades cujo acadêmico tenha maior dificuldade, baseado na pontuação que ele possui nas perguntas, que como as curiosidades estão vinculadas a um tópico.
Clicar Página Aluno Conforme o acadêmico navega pelas páginas de teoria, vai sendo registrado a pagina acessada, data e hora.
Desempenho Aluno Aluno Relatório que traz descriminado o nome do aluno, total de perguntas respondidas por ele, total de acertos e erros.


No quadro 2, são demonstradas as informações sobre atividades relacionadas ao Data Warehouse.

Quadro 2. Casos de uso do Data Warehouse
Caso de uso Ator Descrição
Carregar Dados Professor Com os dados operacionais do ambiente de aprendizagem e as informações sobre empréstimos de livros da biblioteca, é realizada a carga dos dados para o Data Warehouse.
Verificar Pontuação Quiz Professor O professor poderá consultar o desempenho dos alunos por turma e tópico.
Verificar Acesso Páginas Professor O professor poderá consultar o tempo de acesso dos alunos as páginas de conteúdo, por turma e tópico.
Verificar Livros Emprestados Professor O professor poderá consultar os livros emprestados pela biblioteca central da FURB aos alunos, por turma e tópico.


Na arquitetura apresentada pela metodologia SIEGO, o SIAS se enquadra como um Data Mart (parte do DW voltada para uma determinada área) da organização, neste caso a universidade. Sendo duas as aplicações envolvidas na sua criação, o ambiente de aprendizagem desenvolvido neste trabalho e o sistema da biblioteca central da universidade. Com dados coletados pelo ambiente de aprendizagem e dados exportados pela biblioteca realiza-se a integração e o armazenamento no DW. O Operational Date System – Sistema Operacional de Dados (ODS), que representaria a fase de armazenamento temporário dos dados antes da inserção efetiva no DW não se mostrou necessário no desenvolvimento do SIAS, que filtra e insere os dados diretamente no DW. Os METADADOS representam os dados armazenados nas tabelas de fato para serem visualizados através dos cubos de decisão. Sendo a INTERNET, o meio de acesso ao sistema, formado pela construção do ambiente de aprendizado virtual e pelo desenvolvimento do Data Webhouse.

Já na arquitetura distribuída em múltiplas camadas foi implementada utilizando-se das três camadas referente às três partes lógicas que compõem uma aplicação, que foram: a) interface: compõe a interface de usuário, lógica de aplicação mínima e a conexão a sevidores de aplicação das regras de negócio. Formada pelos formulários HTML, por meio dos quais os usuários interagem com o sistema. Sendo esta camada executada na máquina do usuário; b) regras de negócio: servidores de aplicação, as regras de negócio provêem a porção principal da lógica de negócio da aplicação e a conexão com a base de dados. Formada por classes JAVA que são acessadas através de chamadas nos arquivos JSP, que são executados no servidor e retornam documentos HTML para o usuário; c)acesso a dados: estes serviços operam os registros e mantém a integridade da base de dados, por exemplo, consistência de valores válidos e relacionamentos entre tabelas. Para cada classe JAVA de regras de negócio foram criadas classes JAVA de dados. Estas classes são acessadas pelas classes de regras de negócio, que somente através delas tem acesso a base de dados, no caso o banco de dados.

Para se obter um melhor desempenho, optou-se por instalar o servidor JSP na mesma máquina onde está o banco de dados. Obtendo assim uma arquitetura lógica em três camadas, mas física de duas. Ressaltando, porém que em se optar por uma divisão física de três camadas, não haveria a necessidade de mudanças na programação do sistema, tendo que apenas as duas máquinas possuírem acesso à internet.

A seguir, será apresentado como resultado final deste trabalho. Lembrando que o SIAS possui três visões, do administrador, professor e aluno. No inicio é mostrado uma tela de abertura do sistema, que é acessada através de um endereço eletrônico, inicialmente, informando o login, senha e acionando o botão OK, os usuários se logam no ambiente, tendo acesso as atividades respectivas ao seu tipo de usuário (visão do administrador, professor ou aluno). Na opção Esqueceu a senha?, é apresentado um formulário onde o usuário informa seu login e recebe um e-mail com a sua senha. A opção Não sou usuário ainda. Quero saber mais sobre o sistema e me cadastrar é destinada aos acadêmicos (alunos), ela chama uma página que explica os objetivos do sistema.

Na página principal para o administrador, são apresentadas suas opções de atividades. Na opção 1. Cadastro Consultar ou Alterar, apresenta um formulário onde o administrador tem acesso ao seu cadastro, podendo consultá-lo ou alterá-lo. Na opção 2. Professor Cadastrar, é apresentado um formulário onde o administrador cadastra usuários do tipo professor. Na opção 3. Página, o administrador pode escolher entre Cadastrar, que traz um formulário onde ele cadastra novas páginas, ou Consultar ou Alterar, que apresenta um formulário onde ele pode alterar uma página já cadastrada.

Na página principal para o professor, onde são apresentadas suas opções de atividades. Na opção Warehouse, leva ao segundo módulo do sistema. NA opção 1. Cadastro Consultar ou Alterar, apresenta um formulário onde o professor tem acesso ao seu cadastro, podendo consultá-lo ou alterá-lo, semelhante ao demonstrado anteriormente para o administrador. Na opção 2. Turma, o professor pode escolher entre Cadastrar, que traz um formulário onde ele cadastra novas turmas, ou Consultar ou Alterar, que apresenta um formulário onde ele pode alterar uma turma já cadastrada. Ns opções, 3. Tópico, 4. Livro, 5. Curiosidade e 6. Pergunta possuem o funcionamento semelhante a opção 2. Turma, sendo que os referidos itens podem ser cadastrados ou alterados.

Na página principal para o aluno, são apresentadas suas opções de atividades. Na opção 1. Cadastro Consultar ou Alterar, apresenta um formulário onde o aluno tem acesso ao seu cadastro, podendo consultá-lo ou alterá-lo, semelhante ao demonstrado anteriormente para o administrador. Na opção 2. Quiz Responder Perguntas, é apresentado de forma aleatória uma questão cadastrada para a turma a qual o aluno pertence, para que ele selecione uma das alternativas. Na opção 2.1 Pontos Pontuação no Quiz, é um relatório que utiliza um applet (programa que roda dentro de uma página HTML) JAVA para gerar o relatório de forma gráfica. Na opção 3. Você Sabia Ler Curiosidades, apresenta uma curiosidade ao aluno. Levando em consideração o numero de erros que ele possui no Quiz, pois são priorizadas as curiosidades de mesmo tópico cujo acadêmico possua mais erros nas perguntas respondidas. Na opção 4. Teoria Artigos e Textos, apresenta uma lista com todas as páginas de conteúdo do sistema.

Para registrar as páginas acessadas pelos alunos, inicialmente pensou-se em registrar a página e o horário em que ela foi requisitada no servidor e calcular os tempos de acesso baseando-se nos intervalos entre as requisições. Porém, desta maneira não seria possível saber o tempo de acesso da ultima página requisitada. Para resolver este problema, incorporou-se um applet JAVA nas páginas de conteúdo, tendo assim como controlar exatamente o momento em que o aluno fechar ou mudar o endereço da página. Neste momento só nos restava gravar o registro, porém, seria necessário carregar os drives (bibliotecas de funções) de conexão com o banco de dados no applet, o que tornaria as páginas lentas para serem baixadas devido ao tamanho dos drives. Para resolver este segundo problema optou-se pela criação de um servidor de socket (mecanismo de comunicação usado para enviar e receber dados entre computadores), este servidor foi implementado em JAVA. Solução que funciona da seguinte maneira, quando o aluno fecha ou muda o endereço da página, o applet envia uma mensagem via socket para o servidor contendo o login do aluno, o endereço da página, data e horário em que a página foi acessada. Quando o servidor recebe esta mensagem, ele dispara uma thread (pedaço de um programa, geralmente uma função que roda simultaneamente ao processo que a dispara) de gravação que calcula o tempo de acesso e grava o registro no banco de dados.

A seguir, será demonstrado o segundo módulo do SIAS, onde foram aplicados os conceitos referentes à Data Warehouse. Através da opção Warehouse, disponível na página de atividades para o professor, tem-se acesso ao módulo de Data Webhouse. Foram implementados três cubos de decisão, pontuação quiz, páginas acessadas e livros emprestados. Na opção 1. Carga dos dados, o professor realiza a carga dos dados de cada um dos cubos. Os dados referente aos cubos pontuação quiz e páginas acessas são oriundos do primeiro módulo do SIAS, o ambiente de aprendizado. Já a carga dos dados do cubo livros emprestados é realizada com dados provindos da biblioteca central. Antes de visualizar qualquer um dos três cubos de decisão, o que é disponível na opção 2. Informações da página de atividades do Data Warehouse, o professor deve informar a turma e selecionar as dimensões desejadas, que apresenta a página de opções do cubo de decisão pontuação quiz. Cada cubo de decisão possui duas dimensões, turma e tópico, sendo possível apresentar as dimensões de forma geral ou detalhada, também possui um applet que apresenta as informações de maneira gráfica.

Entre outras telas existentes no Sistema é apresentado na figura 1 como uma visão do ambiente de aprendizagem e na figura 2 é apresentado o cubo de decisão pontuação quiz com as dimensões turma e tópico como geral. Neste exemplo, o número de respostas e de acertos será totalizado entre todos os alunos da turma e todos tópicos. A realização das atividades sobre o Data Warehouse serem realizadas via Web, caracteriza o segundo processo de criação de um Data Webhouse, que é trazer o Data Warehouse para a Web.

3 Conclusões

Este capítulo apresenta as conclusões obtidas com o desenvolvimento do trabalho e sugestões para extensões. Desde o início dos anos sessenta as universidades e instituições militares vêm utilizando o computador como ferramenta de auxílio para a transmissão de conhecimento aos seus alunos. Com o surgimento da Internet, que com seus constantes avanços tecnológicos, como novas possibilidades de apresentações de conteúdo e sua facilidade de uso e acesso, aliado a seu baixo preço, se comparado a outras mídias, atualmente, está originando uma verdadeira revolução no processo de aprendizagem.

Procurando um maior aproveitamento dos recursos proporcionados pela Internet, este trabalho visou o desenvolvimento de um Sistemas de Informação Aplicado à Saúde baseado em Data Warehouse/Webhouse, com a utilização de métodos informatizados para auxiliar o acadêmico no aprendizado de disciplinas e o professor na gestão das mesmas.

Tendo em vista os objetivos deste trabalho, conclui-se que foram alcançados, pois, com a utilização da filosofia de Data Warehouse com dados provindos da Internet e a disponibilidade de acesso ao Data Warehouse pela Internet, caracterizou-se a criação proposta de um Data Webhouse. Também por que o sistema desenvolvido está sendo aplicado nas disciplinas que envolvem parasitismo e primeiros socorros do curso de medicina, auxiliando os acadêmicos no aprendizado destas disciplinas. Mas, o fator mais relevante é o sistema disponibilizar informações estratégicas para o professor utilizar no gerenciamento do conteúdo exposto, possibilitando assim, uma possível melhora no processo de aprendizagem.

Como trabalhos futuros sugere-se integrar o sistema desenvolvido na realização deste trabalho com o ambiente de aprendizado utilizado Universidade, o Learn Loop. Realizar um estudo comparativo entre vários ambientes de ensino a distância, procurando uma abordagem maior sobre os aspectos pedagógicos que envolvem estes sistemas. Utilizar o ambiente de aprendizado e o Data Webhouse desenvolvidos em disciplinas de outros centros da universidade, não só as do Centro de Ciências da Saúde.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

DALFOVO, Oscar. Metodologia sistema de informação estratégico para o gerenciamento operacional (SIEGO). Florianópolis, 2001a. Tese de doutorado (curso de pós graduação em Ciência de Computação) Universidade Federal de Santa Catarina, UFSC.

INMON, William H.; WELCH, J.D.; GLASSEY, Katherine L. Gerenciando data warehouse. São Paulo: Makron Books, 1999.

SABBATINI, Renato M.E. Internet e educação médica. Informédica. v. 1, n. 3, p. 5-11, mai/jun 2001. Disponível em: . Acesso em: 16 jun. 2001.

STAIR, Ralph M. Princípios de sistemas de informação. Tradução de Maria Lúcia Lecker Vieira e Dalton Conde de Alencar; revisão técnica de Paulo Machado Cavalheiro e Cristina Bacellar. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora S.A, 1998.